■事業の内容
<1> 最適自動運航システム及び出入港自動化システムの研究開発
[1] 最適自動運航システムの研究開発
a. 海象気象状態監視評価システム
(a) 海象気象状態監視評価システムの開発指針設定と評価
イ. 船舶における海象気象情報利用の実態調査
気象無線通報、気象無線模写通報、気象衛星等の広域システムによるサービスの実態、ウェザールーティング・サービスの現状を調査し、またアンケートにより海象気象情報利用の実態を調査検討。
ロ. 観測手法の検討
人工衛星による海面風、波浪、海潮流、海霧、海氷等の観測手法、船上での海象気象観測手法を検討し、高度自動運航システムに適切と考えられる海象気象観測手法及び観測体制について検討考察。
(b) 海象気象状態監視評価システムの開発
イ. 船上における海象気象観測評価技術の調査
風向、風速、視程、気圧、気温、海水温度、露点温度、湿度、波浪、海潮流等についての船上用観測機器、センサー等の技術を調査検討。
ロ. 船上における観測対象と手法の検討
海象気象情報システムとしての重要項目について機器改良及び要開発観測対象を検討し、観測手法、データ集録、解析評価方法及びデータの陸上へのフィードバック等システムのあり方を検討考察。
b. 船体状態監視評価・姿製制御システム
(a) 船体状態監視と姿勢制御に関する開発指針設定と評価
イ. 大洋航行時における船体状態監視と安全運航方策に関する実態調査と評価
荒天時の操船実態を把握するため船社に対しアンケートを行い避航操船の資料を得るとともに船体状態監視装置及び姿勢制御装置の必要性について評価。
先端的なコンピュータシステムを有する施設を現地調査し、共通する概念を船体状態監視と安全運航方策の立案に役立たせるため気象庁海洋気象部、国鉄新幹線総合制御室、運輸省東京航空交通管制部を訪問調査。
ロ. 船体状態監視システムのあり方の第1次検討
船体状態監視システムのニーズ、評価方法等システムのあり方について第1次検討
(b) 船体状態監視と姿勢制御に関する自動システムの開発
イ. 船体運動と構造強度の自動状態監視に関する関連技術の調査と評価
船体運動と船体構造強度の自動状態監視装置の関連技術を調査・評価し、本装置への適用性と改良の見通しを検討。
ロ. 自動姿勢制御に関する関連技術の調査と評価
船体の自動姿勢制御装置の関連技術を調査・評価し、本装置への適用性と改良の見通しを検討。
ハ. 船体状態監視と姿勢制御の自動化開発目標の第1次設定
船体状態監視と姿勢制御用センサーの新アイデアを発掘・検討し、基礎実験計画を立案。
c. 最適航路計画システム
(a) 最適航路計画システムの開発
イ. 航路計画から見た安全性の調査・検討
各種航海情報及びノウハウを調査し最適航路計画を安全面からみて検討して問題点を適当、対策立案。
ロ. 航路計画から見た経済性の調査・検討
各種航海情報及びノウハウを調査し最適航路計画を経済面からみて調査・検討して問題点を摘出、対策立案。
ハ. [1]a(a)項との作業範囲・条件等の検討
海象気象状態監視評価システム開発指針設定と評価との作業範囲・条件等を検討。
ニ. 他の要素システムとの入出力の種類・形態・範囲の設定
総合運航管理システム、船体状態監視システム、港内航行誘導システム、衝突予防システム、座礁予防システム等の入出力の種類・形態・範囲を設定。
d. 総合運航管理システム
(a) 最適自動運航システム化関する開発指針設定と総合評価
イ. 船舶運航の実態調査、分析と問題点摘出
船橋当直作業内容を調査・分析し、船橋当直作業の自動化の到達度を解析、自動化の将来像移行への問題点を摘出。
ロ. 前提条件等の確認
大洋航行中の無人運航を可能とする最適自動運航システムの前提条件を検討確認。
ハ. システムのあり方の検討
最適自動運航システムの開発指針を策定するとともに評価指標を設定。
(b) 最適自動運航システムの全体機能統合
イ. 最適自動運航システムの全体機能の把握
自動化のための問題点に対し全体機能を確保するため具体的解決を与える技術手法を調査検討。
ロ. 各要素システムの開発目標に対する全体システムとしての整合
各要素システムの範囲、所掌、開発スケジュールを調整・整合し相関ブロックダイアグラム及び研究開発手順フローチャートを作成。
ハ. 各要素システムと開発対象外のシステム技術との効率的結合各要素システムと開発対象外の船内システム技術との効率的結合方法を検討、基本方針を確立。
ニ. 船体状態監視システム、港内航行誘導システム等との接続条件の確認
船体状態監視システム、港内航行誘導システム等との接続条件を検討整合し確認。
(c) 陸上支援サブシステムの研究開発
イ. 船隊運航管理の実態調査
船社の船隊に対する陸上支援内容を実態調査。
ロ. 海陸間で授受する情報の実態調査
船舶に対し陸上から支援・提供する情報の通信手段、種類及び船舶から発信する情報についてのマニュアルを調査。
ハ. 船社の陸上コンピュータシステムに関する実態調査
3船社の陸上コンピュータシステムのハードウェア、ソフトウェア、利用方法、システム開発計画について実態調査。
ニ. 調査内容の分析
イ.ロ.ハ.の調査結果を分析し陸上からの支援の将来動向を考察。
(d) データ通信サブシステムの開発
イ. インマルサットの利用に関する調査
1982年運用開始のインマルサットの利用状況を調査検討。
ロ. 船舶通信の実態調査と将来のあり方の検討
船陸間通信の現状と将来予想される情報について発生ステージ、伝送経路、伝送手段、情報量、伝送インターバル等を実態調査。
また、船陸間通信の将来のあり方についてデータ通信の目的・陸上支援体制・通信ネットワークを検討し将矛のサービス内容を予測。
(e) 船内統合サブシステムの開発
イ. 船内外からの情報の調査
現状における船内情報量について信号の種類・量・頻度等を調査検討しビット単位で集計。陸上からの情報量把握の方針策定。
ロ. 総合運航管理機能の基本計画作成
データハイウェイ・光通信技術基礎調査。情報ファイル構成・ソフト階層計画・異常処理機能について操船及び機関部管理の基本計画作成。
ハ. 船内情報伝送システムの基本計画作成
船内情報伝送システムとしてデータハイウェイ方式を検討。全体ネットワークの第1次システム基本計画を作成。
[2] 出入港自動化システムの研究開発
a. 港内航行誘導システム
(a) 港内航行誘導システムに関する開発指針の設定と海陸一体運航システムの評価
イ. 船内作業の実態調査
操船面から見た港湾の類型化、船舶の類型化を行い、代表的6船型、6港についてケーススタディにより調査検討。コンテナ船きやんべら丸の四日市→名古屋→横浜航行時(58年12月25・26日)に乗船港内運航実態調査。
ロ. 船舶管制の実態調査
国内船舶管制状況について東京湾海上交通センター及び本州四国連絡橋児島坂出ルート情報管理センターを現地調査、欧米の海上交通管制実施中の諸港のデータを調査。調査結果より管制センターと船舶との情報交換方式、船舶への強制度合を分析検討。
ハ. 運航面から見た港内、狭水路航行自動化システムの概念設計を行い問題点指摘とその解決策を検討。また、港内、狭水路航行時の避航操船の流れ図を作成、狭域衝突予防装置の要求仕様を作成。
(b) 港内航行誘導システムの開発
イ. 航行誘導に関する関連技術の調査と評価
航空、宇宙、船舶、陸上交通の誘導技術について文献及び施設、設備の訪問による調査。応用の可能性を評価。操船者の視覚の代替としてイメージセンサー技術を調査検討。
ロ. 港内における船舶の操縦運動性能把握手法の調査
港内における船舶操縦運動性能の特徴及び性能把握のための現状の技術水準を調査検討評価。要開発要素を摘出。港内操船運動推定のための水槽実験方案を作成。
ハ. 航行誘導に関する新技術の第1次検討・評価
港内航行誘導技術に関するアイデア発掘を行い各アイデアについて検討評価。
(c) 港内航行誘導支援装置の開発
イ. 光波、音波、電波、磁気等を利用する要素技術等の調査検討
光波、音波、電磁波等の利用による位置センサー、速度センサー、方位センサー等の既存要素技術について文献・資料・現物の調査検討。
ロ. 上記要素技術の性能及び船体認識、航路設定、狭域衝突予防装種の性能の評価、改良の見通し等の検討
上記要素技術の性能及び既存の船位認識装置、航路設定装置、狭域衝突予防装置の性能機能評価及び具備すべき要件設定。改良の見通し及び方策を検討。
ハ. 船位認識装置、航路設定装置、狭域衝突予防装置に係る新しいセンサー等の技術の検討、新アイデアの発掘及び評価
船位認識装置、航路設定装置、狭域衝突予防装置に係る新技術及び新アイデアについて性能・精度・信頼性等を検討評価。
ニ. 他サブシステムとの関連の調査及び検討
港内航行誘導システム、最適航路計画システム、座礁予防システム、総合運航管理システム等のサブシステムと港内航行誘導支援装置との入出力等の関連を調査検討しシステムの基本概念を設定。
b. 衝突・座礁予防システム
(a) 衝突予防システムの開発
イ. 大洋航行中における衝突事故の実態調査
海難審判庁裁決の衝突事故約1,350件のうち大型船衝突事故92件について事故原因、事故発生場所、事故時の気象海象、両船の動き等を調査し、衝突要因を検討。
ロ. 衝突・予防システム装置の実船の調査
在来の衝突予防援助装置装備の船舶乗組員より使用状況・使用上の問題点、自動運航上必要な機能について調査。調査結果を検討。
ハ. 関連技術の調査及び評価
衝突予防システムに関連する現状の技術水準について文献調査及びメーカーへの聴取り調査。衝突予防システムの想定具備要件を検討。
(b) 座礁予防システムの開発
イ. 座礁事故の実態調査及び解析
官民各機関で実施された座礁事故調査資料を収集し内容を調査解析して事故を原因別に分類。座礁予防システム開発の基本概念を設定。
ロ. 関連技術の調査及び解析
水中音響関連技術及びその他の応用機器の文献資料を調査。座礁予防システムとして開発を要する要素技術を抽出検討。
c. 自動離着桟システム
(a) 自動離着桟システムに関する開発指針の設定
イ. 離着桟に関する実態調査
四日市港・名古屋港・日本鋼管扇島埠頭の訪問調査。コンテナ船やきやんべら丸の四日市離桟時・名古屋着桟時及び鉱石・撒積船扇島丸の日本鋼管扇島着桟時に離着桟操船を乗船実態調査。運航者(船長・水先人)を対象に離着桟操船のアンケート調査。離着桟、関係文献資料の調査。調査結果を解析の上、総合分析・評価。
ロ. 運航面から見た自動離着桟システムの概念設計
運航面から見た自動離着桟システムについて概念設計の前提条件を検討。自動離着桟誘導基本計画を作成。
(b) 自動離着桟システムの開発
イ. 離着桟の自動化に関する関連技術の調査と評価
船位認識装置等の離着桟自動化関連技術について文献調査及び実態調査。調査結果を検討評価。
ロ. 離着桟に関する新技術の第1次検討・評価
船体横運動性能の評価手法の検討。各種方式のセンサーの船位認識装置及び接岸速度の新アイデアを発掘評価。
ハ. 自動離着桟システムに関する開発目標の第1次設定
船位・船体運動認識装置・外乱推定機構・船体運動制御装置で構成する自動離着桟システムの制御手法を検討。
ニ. 新規センサー性能確認基礎実験計画の策定
光波式船位認識装置の自動追尾機構の基礎実験計画を策定。
d. 係船システム
(a) 係船システムの実態調査
イ. 係船に関する実態調査
四日市港・名古屋港・日本鋼管扇島埠頭の訪問調査。コンテナ船きやんべら丸の四日市離着桟時及び鉱石・撤積船新扇島丸の日本鋼管扇島着桟時に係船作業を乗船実態調査。また、岸壁係船作業・ブイ係船作業等について運航者を対象とするアンケート調査及び関係文献調査。調査結果を解析の上、総合分析・評価。
(b) 岸壁係船システム及び乗下船装置の高度自動化開発
イ. 岸壁係船の自動化に関する関連技術の調査と評価
係船機器、センサー及び船位保持制御等の自動化関連周辺機器・システムの文献調査及び日本鋼管(株)京浜製鉄所、外2カ所の現地調査。調査結果を解析評価。
ロ. 乗下船装置の自動化に関する関連技術の調査と評価
舷梯型及び昇降型乗下船装置の現状及び乗下船装置用動揺追従装置の現状と自動化に関する関連技術の調査。調査結果を解析評価。
ハ. 岸壁係船及び乗下船装置の自動化に関する開発目標の第1次設定
岸壁係船装置自動化の前提条件を設定して開発目標を策定するとともに新アイデアを発掘。岸壁係船装置の初期設計。索繰り出し装置の基礎実験計画作成。
乗下船装置自動化の前提条件を設定して開発目標を索定するとともに新アイデアを発掘。乗下船装置の初期設計。乗下船位置制御装置の基礎実験計画作成。
(c) 自動錨泊システムの開発
イ. 錨泊及びブイ係船の自動化に関する関連技術の第1次調査と評価
錨泊・ブイ係船の現状について文献調査及び関係研究機関等の訪問調査。関連自動化技術についてメーカー訪問調査及び資料調査。投揚錨要領決定手法に関し運航者(船長)の判断基準を調査するためのアンケートを作成。調査結果を解析評価。
ロ. 錨泊及びブイ係船の自動化に関する新技術の第1次検討と評価
船体ふれ回り運動に関する文献調査と錨泊中の船体運動制御の解析検討。錨泊・ブイ係船に関する新アイデアの発掘。
ハ. 錨泊及びブイ係船自動化の開発目標の第1次設定
錨泊及びブイ係船の自動化を位置付け、自動錨泊システム開発のための基礎実験計画を策定。
e. 荷役システム
(a) 荷役システムに関する開発指針設定と評価
イ. 乾貨物に関する保全作業の実態調査と評価
乾貨物保全作業について文献調査、現地調査(神戸港コンテナ埠頭)及びアンケートによる実態調査。調査結果の解析及び評価。
ロ. 荷役作業の実態調査と評価
乾貨物及び液体貨物荷役作業について文献調査、現地調査(神戸港コンテナ埠頭)及びアンケートによる実態調査。調査結果の解析及び評価。
(b) 乾貨物自動保全システムの開発
イ. 有形貨物の荷姿監視、荷崩れ防止及び荷傷み防止の自動化に関する関連技術の調査と評価
物流システム一般、荷役・運搬・保管、積付・固縛設備、荷傷み防止設備、自動化等関連技術の文献資料調査及び現地調査(航空、鉄鋼、穀物貯蔵関係)。調査結果の解析及び評価。
ロ. 有形貨物の荷姿監視及び荷崩れ防止の自動化に関する開発目標の設定
船体運動と荷崩れとの相関関係解析。有形貨物の荷姿監視と荷崩れ防止の新アイデア発掘。自動化する上での問題点摘出と各種センサーの検討・評価。荷姿監視と荷崩れ防止に関する基礎実験計画を立案。
ハ. 乾貨物荷傷み防止の自動化の検討
乾貨物の荷傷み防止のため乾貨物の性状に応じ船倉内の環境を集中自動制御する方法を検討。
(c) 乾貨物荷役の高度自動化開発
イ. 乾貨物荷役の自動化に関する関連技術の調査と評価
自動制御技術・工業計測・ロボット技術等の乾貨物荷役自動化関連技術の文献・資料調査。貨物ハンドリングの先進陸上施設として東京国際コンテナターミナル及び日本鋼管(株)京浜製鉄所を現地調査。調査結果を解析・評価。
ロ. 乾貨物荷役の自動化に関する開発目標の設定
荷役準備・後始末作業を荷役作業と一体化したトータルシステムの問題点摘出及び自動化を検討。荷役作業の全自動化を目指す高度自動制御方式のクレーンの問題点摘出及び新アイデアの発掘と検討。
(d) 液体貨物荷役の高度自動化開発
イ. 液体貨物荷役の自動化に関する関連技術の調査と評価
液体貨物荷役の自動化に必要なセンサ類及び船舶以外の既存関連技術の調査。調査結果の解析・評価及び船舶への適用方策の検討。
ロ. 液体貨物荷役の自動化に関する開発目標の第1次設定
液体貨物荷役の自動化についての新アイデアを発掘し新規開発を要するセンサー・装置・システムを摘出。
ハ. 液体貨物荷役の自動化に関する基礎実験の計画作成
液体貨物荷役の自動化のため必要なセンサーについての基礎実験計画を作成。
<2> 先端技術を利用するための開発設備の調査研究
[1] セラミックス利用技術の研究
a. セラミックス製造技術の研究
(a) セラミックス製造法に関する調査・検討(1次)
酸化物系および非酸化物系のセラミックスの大型化に伴なう原料粉末から造粒法、成形法、焼結法などの製造工程ならびに設備に関する問題点を調査した。さらに大型セラミックス製造上の問題点にも検討を加えた。
(b) ラバープレスなどセラミックス製造設備の仕様検討・基本設計
大型、高性能セラミックスを製造するに必要なスプレードライヤ、ラバープレス、常圧大気焼結炉および雰囲気加圧焼結炉の仕様検討および基本設計を行い、主な仕様を決定した。
b. セラミックス加工技術の研究
(a) セラミックス研削加工技術の研究
イ. セラミックスの部品の加工法に関する調査・検討(1次)
セラミックスの研削加工に使用されている研削方法と加工機の種類を調査し、大型で薄肉のセラミックス加工に必要な研削方法について検討を加えた。
ロ. 特殊研削加工機の仕様検討・基本設計
大型セラミックライニング部品の研削に必要な多機能の特殊削加工際の仕様検討を行った。本加工機によれば最大ライニング径450φmmの部品の研削加工が可能である。
c. 接合技術の研究
(a) セラミックスの接合法に関する調査・検討(1次)
接合に必要な数種の要素技術の内、とくにセラミックスのメタライズ加工、ろう付および無機物質を用いた接着を行うための加熱条件などの調査を行い、電気炉仕様決定のための検討を行った。
(b) 設備仕様検討発注
加熱温度650℃〜1700℃、その雰囲気は、水素、窒素、アルゴンガスないしは真空および加熱冷却速度を任意に制御できる接合試験用電気炉の仕様決定し、発注した。
同じく、均一溶射膜を得るための自動溶射治具の仕様を決定し、発注した。
(c) 設備据付け試運転調整
(本項目については完了期限を延長して実施される。)
(d) CVD処理装置の仕様検討・基礎設計
CVDの原理、プロセスなどの調査を行い、市販のCVD処理実験装置の仕様を比較検討した。また、大型セラミックス部品に適用する場合の制約についても検討した。
d. セラミックスの特性評価技術の研究
(a) セラミックスの物性評価試験(1次)
イ. 設備の仕様・検討・発注
蛍光X線分析装置その他の物性評価用設備の仕様を検討後、発注し購入した。
ロ. 設備の据付・試運転・調整
購入した設備の試運転・調整を実施し検収した。
ハ. X線マイクロアナライザ等物性評価設備の仕様検討
X線マイクロアナライザその他の物性評価試験用設備の仕様を検討した。
(b) セラミックスの機械的性質の評価試験
イ. セラミックスの機械的性質に関する調査・検討
高温構造材としてセラミックスを用いる場合に最も重要な強度評価因子である曲げ強度、熱衝撃および熱疲労強度の評価法を文献等により調査・検討を行った。
ロ. 設備仕様検討・発注
常温の曲げ強度を測定する常温曲げ強度測定装置ならびに、高温炉より水中落下させる熱衝撃試験、高温炉と低温炉の繰返しと高温炉より水中投入の繰返しの可能な双方の熱疲労試験機能を有する熱衝撃・熱疲労試験装置の仕様を決定し、発注した。
ハ. 設備据付・試運転・調整
(本項目については、完了期限を延長して実施される。)
(c) 非破壊検査技術の研究
イ. 超音波探傷装置の仕様検討・基本設計
セラミックス中の微小欠陥探傷を行う場合の問題点を明らかにし、スキャナ付超音波探傷装置が好ましいこと、ならびに非破壊検査装置として微小焦点放射線透過装置の併用が必要なことを示し、基本設計を行った。
[2] 燃焼解析技術の研究
[2]-1 圧縮着火燃焼の可視化技術の基礎研究
a. 燃焼試験装置の設計製作
(a) 装置仕様の検討、計画及び本体設計
急速圧縮燃焼試験装置の基本仕様、基本構造の検討、作動シミュレーションによる数値解析を行い、装置の本体を設計した。
b. 燃焼撮影法の検討
(a) 計測器仕様検討及び本体購入
急速圧縮燃焼試験装置内の燃焼現象を撮影し、その画像を解析するための装置仕様を検討し、発注した。
(本項目については、完了期限を延長して実施される。)
[2]-2 燃料噴霧可視化技術の基礎研究
(a) 試験設備仕様検討・計画
燃料微粒化装置の主要仕様を検討し、計画した。また、実験方法及び計測方法も計画した。
(b) 試験設備設計
円筒状の圧力容器(筒呼び径350A)の上部中央から燃料を高圧で噴射し、燃料が霧化する状況を容器の側面に取付けた耐熱ガラスの窓を通して観察できるように設計した。
(c) 燃料系統検討・設計
超粗悪油が本装置に供給できるような燃料系統を検討、設計した。
(d) 高圧噴射装置検討・設計
燃料噴射量2400mm2/strokeを単発噴射できる蓄圧式管制弁を備えた燃料噴射装置を設計し、シミュレーション計算により燃料噴射圧力が2000Kg/cm2以上になることを確認した。
(本項目については、完了期限を延長して実施される。)
(e) 計測器仕様検討及び購入
Pulse Laser Holography(PLH-ホログラム本体装置とホログラム再生装置からなる)を検討し、これを発注した。
Laser Doppler Velocimeter(LDV)を検討しこれを発注した。
(本項目については、完了期限を延長して実施される。)
[3] 高熱負荷部材強度評価設備の研究
a. 熱負荷設備の研究
(a) 加熱方式の調査・検討
モデル部品の加熱方式として、バーナ方式、ヒータ方式、ヒータ・バーナ併用方式、アーク放電方式、高周波方式などを比較検討し、バーナ・ヒータ併用方式とアーク放電式のいずれかを採用することに決定した。
(b) 燃焼ガス雰囲気生成法の検討
従来行われている各種生成法を比較検討し、加熱方式によって加熱用治具の消耗を防ぐための策を調査し、基本的には重油を燃焼器で燃焼させ、装置に流入させる方式を案として決定した。
(c) 基本設計
バーナ・ヒータ方式ならびにアーク放電方式の2方式において、設備の基本構成を考察した。
[4] 軸受のトライボロジ観察装置の研究
a. 全体計画
(a) トライボロジ観察装置の調査・検討
潤滑油中摩耗粒子及び潤滑面の観点から種々のトライボロジ観察装置について調査・検討した。
b. フェログラフィ利用技術の検討
(a) フェログラフィの仕様検討
潤滑油中摩耗粒子の分析法としてフェログラフィをとりあげ定量フェログラフィ及び分析フェログラフィについて仕様を検討した。
(b) フェログラフィの使用方法検討、試験
フェログラフィを購入し摩擦試験装置を用いた摩擦、焼付試験を実施し潤滑油中摩耗粒子を分析することによりフェログラフィの使用方法、有用性について検討した。
[5] 往復運動部品の摩耗評価技術の研究
(a) 試験機改造計画
往復運動を行う供試部品に高荷重(現在の1.5倍以上)をかけて試験ができるように改造計画を行った。また、摩耗を評価する計測装置の計画も実施した。
(b) 試験機改造設計
試験機改造計画に従って改造部分の設計を実施した。
■事業の成果
本事業は、陸上からの支援により船内作業の大幅削減を可能とする海陸一体化の運航システム、機器の運転状態、気象・海象状態の科学的評価に基づき最も経済的で安全な運航のあり方を判断し自動操船を行う知能システム等から成る最適自動運航システム及び出入港自動化システムについて研究開発を実施し、また、セラミックスに代表される新素材、レーザーを利用した高度計測技術、画像処理等の高度情報処理技術等急速な発展をとげつつある先端技術を積極的に採用して舶用機器の性能と信頼性を飛躍的に向上させることを目的として、5カ年計画をもって実施しようとするものである。
その第1年度でもある本年度研究においては広範囲にわたり文献資料調査、実態調査、関連技術の調査検討、新アイデアの発掘、ニーズの分析、システムの計画・試設計を行い、また先端技術を利用するための装置・設備の整備等に着手した。この結果、5カ年にわたる長期研究の方向を決定づけ、今後の研究開発の効率的推進の基礎を固めることができ、今後、研究結果の成果が期待されるものと考えられる。
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